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L'Énergie, ça sort d'où ?


Deux "états" de l'énergie

On peut dire que l'énergie se présente sous deux "états" différents :

L'énergie stockée
C'est une énergie qui dort. Elle est là mais elle ne fait rien, elle ne fait rien changer, elle attend d'être échangée. C'est un peu comme l'argent que l'on planque sous le matelas : tant qu'on ne le débourse pas pour faire un achat, il ne sert à rien et on ne peut pas même savoir qu'il est sous le matelas. En Physique, on parle d'un état d'équilibre, ou de repos.

Exemple : La souris posée sur votre bureau (si vous ne la tripotez pas !) renferme-t-elle de l'énergie ? Combien ? Un glaçon dans un réfrigérateur renferme-t-il de l'énergie ? Combien ? D'ailleurs quelle importance finalement tant qu'on ne déplace pas la souris, qu'on ne sort pas le glaçon du frigo ?

L'énergie échangée
Quand la souris de votre ordinateur se déplace, c'est que votre main lui transmet l'énergie nécessaire à son mouvement.
Quand le glaçon que l'on a posé en plein soleil fond lentement, c'est que le soleil et l'air ambiant lui fournissent de l'énergie sous forme de chaleur.
Dans les deux cas, l'énergie est transmise de "l'émetteur vers le récepteur" : main -> souris, soleil -> glaçon.

Pourquoi dit-on que l'énergie se conserve ?

Prenons un exemple simple et courant (!) tel qu'un bouchon de Champagne (c'est ici notre système). On débouche la bouteille : au moment où le bouchon s'élance vers votre plafond, l'énergie qui était stockée sous forme de pression dans la bouteille est échangée avec le bouchon qui, lui, était jusque là apparemment sans énergie (Il était au repos, en équilibre). Au moment où le bouchon s'élance, le gaz a perdu une partie de son énergie de pression, cette énergie a été convertie en vitesse du bouchon, c'est l'énergie "cinétique".
Si rien n'était là pour récupérer l'énergie cinétique du bouchon, celui-ci traverserait votre plafond et continuerait sa course vers les étoiles. Or, dans la réalité, le bouchon retombe finalement sur le sol et s'immobilise. Cela signifie que son énergie cinétique lui a été volée en cours de route. Alors qui est donc le coupable ?

L'explication demande ici un dessin pour bien comprendre les choses :

Point A : Le bouchon est plein d'énergie cinétique, de vitesse. Il monte.

Entre A et B : Le bouchon gagne de la hauteur mais il perd sa vitesse. On dit que l'énergie cinétique se convertit en énergie potentielle. Cette énergie potentielle est une autre forme d'énergie, liée à l'altitude. La vitesse se transforme en altitude. Il y a échange d'énergie.

Point B : Le bouchon ne monte plus mais il est bourré d'énergie potentielle, une énergie qui "ne se voit pas" puiqu'elle est simplement liée à la position.

Entre B et C : La force de gravité, c'est-à-dire l'attraction terrestre (puisque c'est elle qui agit ici), attire le bouchon vers le sol. L'énergie potentielle se reconvertit en énergie cinétique ; l'altitude se convertit en vitesse. Plus le bouchon descend et plus il va vite.
Trajectoire du bouchon de Champagne

Notez ici que durant toute cette phase de "chute libre", l'énergie totale du bouchon se conserve bien. En effet, la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle reste constante.

Point C : Le sol est là pour donner un point d'arrêt à tout ce manège. C'est donc lui qui récupère toute l'énergie du bouchon. Avant de toucher le sol, le bouchon a une vitesse, donc une énergie cinétique. Au contact avec le sol, cette énergie est absorbée par ce dernier. Puisque l'énergie ne se perd pas, elle est convertie, ici en vibration : on entend un bruit sur le sol (sauf s'il est en mousse ou en moquette !). Si le sol est très dur, il absorbera l'énergie par petites doses et le bouchon perdra son énergie progressivement : il rebondira plusieurs fois avant de s'immobiliser.

EN RÉSUMÉ :
  • L'énergie est soit stockée, en attente (état d'équilibre), soit échangée quand elle "travaille" (phase transitoire entre deux états d'équilibre, c'est-à-dire mouvement, action, phénomène).
  • L'énergie stockée peut se présenter sous différentes formes : énergie cinétique, potentielle, vibration, etc... et passer d'une forme à l'autre.

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Valid HTML 4.01! Dernière mise à jour le 16/05/2004